薄壁混凝土结构常见裂缝成因及对策

张治国

摘要：随着我国经济蓬勃发展，科技迅速腾飞，在建筑领域所运用的技术也越来越完善，社会的基础建设力度加大，越来越多的建筑设计采用剪力墙结构、大柱网大开间结构，同时应运而生在墙、板施工中极易出现裂缝等常见问题，例如如何对墙、板混凝土裂缝进行有效的控制等，混凝土产生裂缝会逐渐腐蚀砼内部的钢筋，对混凝土结构的安全性造成威胁，所以要想保证建筑结构的安全，保障工程质量，就要解决混凝土裂缝的问题，对混凝土的裂缝成因进行分析，采取相应的对策。

关键词：薄壁混凝土结构；裂缝；成因及对策

前言

薄壁混凝土结构由于其结构尺寸较小，混凝土在交付及使用过程受到各种因素的影响比较多，特别是是气温高、相对湿度低时、水份挥发快，虽然混凝土强度早期增长较快，但会出现凝结快、干缩大等不利情况，若施工、养护过程不采取有效措施，将会形成各种裂缝，造成工程质量隐患；裂缝是混凝土结构通病，是无法避免的，但其有害程度是可以控制的。

在施工过程中要从原材料进厂、配合比的设计及控制、混凝土出厂的控制，严格按照相关规范要求组织生产，可以具体从以下几方面入手。[2]

一、基本要求

（一）施工前准备和注意事项

1、混凝土浇筑前，检查模板及其支架，钢筋及其保护层厚度，预埋件等的位置、尺寸，确认无误。

2、对与混凝土接触到的地基、模板，施工前应充分浇水湿润，以降低表面温度及防止因松土沉陷而导致的混凝土断板，但应防止积水。

3、根据规范要求：

（1）采用搅拌运输车运送混凝土，应在1.5h内卸料。以避免混凝土质量下降；

（2）严禁向砼运输车内的混凝土任意加水。要严把质量关，不得随意往混凝土内注水，擅自改变混凝土的水灰比。但为满足施工要求，坍落度的大小应及时与供应商联系和适时控制。

（3）交货检验混凝土试样的采取及坍落度试验应在混凝土试样运到交货地点时开始算起20分钟内完成，试件的制作应在40分钟内完成。[1]

（二）浇筑顺序合理

1、不得将润管砂浆集中浇筑到柱、墙、梁等中间部位。浇筑柱、墙混凝土时，宜先往柱、墙内浇筑与混凝土强度一致的砂浆3cm厚，防止柱、墙脚出现麻面现象。

2、浇筑时要防止钢筋、模板、定位筋等的移动和变形。

3、分层浇筑混凝土时，要注意使上下层混凝土一体化，应在下一层混凝土初凝前将上一层混凝土浇筑完毕，在浇筑上层混凝土时，须将振捣器插入下一层混凝土5cm左右以便形成整体。

（三）合理振捣

对于大流动性混凝土，振捣必须到位，但不可过振，过振会将水泥浆、砂浆、粗骨料从上层至下层分布，其收缩比为3：2：1，这样混凝土表面的水泥浆在下层砂浆和石子的约束下极易产生收缩变形裂缝。因此，在混凝土浇筑过程中，不应集中布料，应采用分散布料，接着进行梅花式振捣，振捣棒插入的点与点之间，应相距400mm左右，振捣时间不宜超过15s，并以观察粗骨料在混凝土的各个层面上能均匀分布为基准。

（四）合理抹压

1、混凝土经振捣后表面是不平的，所以要进行抹压找平，但是第一次抹压找平后，混凝土拌合物在自身重力的作用下还要自然下沉，直至初凝。到混凝土初凝时，表面又会出现凹凸不平的情况，甚至出现塑性收缩变形裂缝，因此需对混凝土进行第二次或第三次的抹压。

2、表面处理时可用喷雾器限量喷洒。简易的喷雾办法可以用带针孔的塑料软管架设在新浇混凝土工地四周或上风向，通过注入一定水压的水使其形成针孔喷雾。

（五）保湿养护

1、在大风、高温和干燥的天气下，大流动性混凝土的表面水分极易蒸发，失水过快易产生表面裂缝，如养护不及时不但降低强度，有些缝向深度发展直至贯穿。因此浇筑后应立即用塑料薄膜覆盖，保湿养护是防止混凝土产生塑性收缩变形裂缝的根本措施，并且能使混凝土抗拉强度及早生成，来抵抗随后将产生的拉应力，较好地防止混凝土裂缝的产生，同时对混凝土后期强度的增长作用起重要作用。

2、在表面处理作业完成后及时进行养护，终凝后即浇水养护，夜间也不间断连续进行。在炎热、干燥伴有大风的天气，必须保证混凝土表面处于充分的湿润状态，掺外加剂剂的混凝土保湿养护不得少于14天。

（六）模板牢固，适时加荷

1、为防止混凝土不均匀沉降或受震动而产生裂缝，模板支撑必须牢固。

2、在混凝土未达到1.2MPa前，严禁在幼龄混凝土上面踩踏、支模和加荷。

3、拆模时混凝土必须达到规定的拆模强度，过早拆模、承重会导致混凝土表面撕裂、产生裂缝等质量问题。

二、塑性收缩裂缝

（一）产生的原因

浇筑后混凝土表面蒸发过快或被模板吸水过快，造成初始凝固混凝土急剧脱水而产生的收缩裂缝属塑性收缩，当这种塑性收缩受模板或钢筋的约束，因混凝土强度大于零而产生裂缝。从混凝土中蒸发和吸收水分的速度越快，裂缝越容易产生。

（二）防治措施

1、降低单位用水量减小坍落度是防止塑性收缩的根本途径；增加环境湿度、降低气温、减小蒸发量和良好的养生也是非常重要的。

2、在夏季，保湿养护是控制混凝土塑性收缩变形裂缝的有效措施。

（1）板面结构混凝土振捣找平后，应对及时采用塑料薄膜覆盖，做到随抹随盖，覆盖前混凝土出现硬结、裂纹，可进行二次振捣消除裂缝。必须保证混凝土表面处于充分的湿润，并不得少于7天，掺抗渗防裂剂的不得少于14天。

（2）混凝土结构柱宜塑料薄膜围裹自生养护，或喷水养护，或喷洒养护剂。

（3）墙体浇筑后，待混凝土达到一定的强度（1～3天），应及时松动两侧模板，离缝约3～5mm，在墙体顶部架设淋水管，喷淋养护。注意水温与墙体表面温度不宜超过20℃，以免造成混凝土表面急剧降温，造成混凝土温度收缩过大产生裂缝。墙体模板拆除后应在墙两侧粘贴保水薄膜，或喷洒养护剂进行养护，地下室外墙宜尽早回填土。

（4）混凝土浇筑后，如天气突变，应在雨前对浇筑的混凝土进行覆盖，同时应注意采取一定的保温措施防止降温过快，产生裂缝

三、沉降裂缝

（一）产生的原因和特征

在泵送混凝土现浇的各种钢筋混凝土结构中，特别是板、墙等表面系数大的结构之中，经常出现一种早期裂缝。这种裂缝为断续的水平裂缝，裂缝中部较宽、两端较窄、呈梭状。裂缝经常发生在板结构的钢筋部位、板肋交接处、梁板交接处、梁柱交接处、结构变截面的地方。

这种裂缝产生的原因主要是混动性过大和流动性不足以及不均匀，在凝结硬化前没有沉实或者沉实不够，当混凝土沉陷时受到钢筋、模板抑制以及模板支架位移所致。裂缝在混凝土浇筑后1～3小时出现，裂缝的深度通常达到钢筋上表面。

（二）影响因素和防止措施

1.要严格控制混凝土单位用水量在170kg/m3以下，在满足泵送和浇筑要求时，宜尽可能减少坍落度；

2.掺加适量、质量良好的泵送剂和掺合料，可改善工作性和减少沉陷；

3.混凝土搅拌时间要适当，时间过短、过长都会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷；

4.浇筑顺序合理

（1）混凝土浇筑时，下料不宜太快，防止堆积或振捣不充分；严禁润泵砂浆浇筑到到柱、墙、梁等工程部位。

（2）混凝土运输至施工现场后不应立即卸料，应先让搅拌车继续高速运行20～30s，使混凝土搅拌均匀。

（3）墙、柱等高度较大的竖向结构施工时，分层浇筑，每层高度以混凝土不发生离析为准，一般每层浇筑高度不宜超过500mm。浇筑后应充分振捣，振捣时必须将振捣棒插入下一层混凝土5cm左右以便于形成整体。

（4）梁、板、墙、柱同时浇筑时，先浇筑墙、柱等竖向结构，待混凝土沉降一段时间后，再浇筑梁，最后浇筑楼板，施工过程中要确保混凝土浇筑的连续性，防止产生施工冷缝。

5.合理振捣

（1）混凝土浇筑时应均匀、分散布料，在用铁耙子将混凝土搂平，严禁用振动棒赶料。

（2）振捣时采取“快插慢拔”的方式，“快插”是为了确保表层混凝土和下层混凝土同时振捣，防止底层振捣时间不足；“慢拔”则是使混凝土能填满振捣棒抽出时形成的空洞。

（3）采用梅花式的振捣，振捣棒插入的点与点之间，应相距400mm左右，做到不过振、不漏振。振捣密实的标志是粗骨料在在混凝土拌合物中均匀分布，混凝土不再显著下沉，表面泛浆，无气泡溢出。

（4）混凝土应振捣密实，时间以10～15秒/次为宜，在柱、梁、墙和板的变截面处宜分层浇筑、振捣。在混凝土浇筑1～1.5小时后，混凝土尚未凝结之前，对混凝土进行两次振捣，表面要压实抹光；

6.需要进行抹面的混凝土结构，应在初凝前进行第一次抹压，在混凝土终凝前进行第二次或第三次的抹压，消除已出现的塑性收缩变形裂缝。在大风、高温天气环境下，用注意观察混凝土表面失水状况，必要时进行喷雾补水。

7、在炎热的夏季和大风天气，为防止水分激烈蒸发，形成内外硬化不均和异常收缩引起裂缝，应采取措施缓凝和复盖。

四、干缩裂缝

（一）产生的原因和特征

水分蒸发是造成干缩和塑性裂缝的主要原因。但塑性是在硬化前短期内产生的，而干缩是在硬化后较长时间产生的。混凝土干缩是因为水泥石干燥造成的。这种干燥、蒸发是由表及里逐渐发展的。这种裂缝发生在距表层很浅的位置，常被人们所忽视。但必须注意的是，干缩裂缝不仅严重损害薄壁结构的渗透和耐久性，也会使大体积混凝土的表面裂缝发展成更严重的裂缝，对结构的承载力和安全使用影响严重。

（二）影响因素和防止措施

1、水泥品种

水泥需水量越大，混凝土的干缩率越大，不同水泥混凝土干缩大小顺序为：矿渣硅酸盐类、普通硅酸盐类、中低热、粉煤灰水泥，从减少收缩考虑采用中低热水泥和粉煤灰水泥。

2、水泥用量

混凝土干燥收缩随着水泥用量的增加而增大，但是增加量不显著。在有可能减少水泥用量时，还是尽可能降低水泥用量，因为泵送混凝土的水泥用量偏高，C20～C60混凝土的水泥用量一般约为350～600kg/m3。

3、用水量

混凝土的干燥收缩受用水量的影响最大，在同一水泥用量条件下，混凝土的干燥收缩和用水量成正比、为直线关系；当水泥用量较高的条件下，混凝土的干燥收缩随着用水量的增加而急剧增大。综合水泥用量和用水量来说，水灰比越大，干燥收缩越大。

沉陷裂缝、干缩裂缝都是由于混凝土单方用水量过大、混凝土过稀、坍落度过大，而且水分蒸发过快、过多造成的。因此严格控制泵送混凝土的用水量是减少裂缝的根本措施。为此，在混凝土配合比设计中应尽可能将单方混凝土用水量控制在170kg/m3以下，对于浇筑墙体和板材的单方混凝土用水量的控制尤为重要。。

4、砂率

混凝土的干燥收缩随着砂率的增大而增大，但增加的数值不大。泵送混凝土宜加大砂率，但不是笼统的和无限的，也应在最佳砂率范围内，可以通过理论计算和工程实践确定。

5、掺合料

矿渣、硅藻土、煤矸石、火山灰、赤页岩等粉状掺合料，掺加到混凝土中，一般都会增大混凝土的干燥收缩值。但适量膨胀剂能起补偿作用，利于防止裂缝产生。质量良好、含有大量球形颗粒的一级粉煤灰，由于内比表面积小、需水量少，故能降低混凝土干燥收缩值。

6、外加剂

掺加减水剂、泵送剂，特别是同时掺加粉煤灰的双掺技术不会增大干燥收缩，但是对于某些减水剂、泵送剂，尤其是具有引气作用时，有增大混凝土干燥收缩的趋势。因此在选用外加剂时，必须选用干燥收缩小的减水剂或泵送剂。在地下室和防水工程中，混凝土中加掺加膨胀剂，掺加适量的膨胀剂可以起到收缩补偿作用，有利于防止裂缝。但是使用混凝土膨胀剂，一定要严格控制掺量和保证混凝土有足够强度，否则会使混凝土肿胀和开裂。

7、养护

混凝土浇筑面受到风吹日晒，表面干燥过快，产生较大的收缩，受到内部混凝土的约束，在表面产生拉应力而开裂。高温天气混凝土浇筑后，混凝土中的水分蒸发较快。施工中如不采取有效的养护措施，混凝土将因失水过快产生收缩，极易出现干缩裂缝，影响混凝土的表观甚至是整体性能；其次，若后期混凝土养护不到位，混凝土表面易形成脱水现象，会使已形成凝胶体的水泥颗粒不能充分水化，不能转化为稳定的结晶，缺乏足够的粘结力。从而会在混凝土表面出现片状或粉状脱落，严重影响混凝土的最终强度和碳化深度。如果混凝土终凝之前进行早期保温、保温养护，对减少干燥收缩有一定作用。

混凝土高温下施工极易出现混凝土干缩裂缝，特别是现浇钢筋混凝土楼面板，为了提高炎热气候下混凝土结构工程的质量，在施工过程在应注意：

（1）混凝土浇筑宜在早间或晚间进行，且应连续浇筑。当混凝土水分蒸发较快时，应在施工作业面采取挡风、遮阳、喷雾等措施。现场环境温度高于35℃时，宜对金属模板进行洒水降温；洒水后不得留有积水。现场环境温度高于40℃时，应有隔热措施；

（2）高温天气混凝土浇筑前应精心设计施工方案及施工顺序，并应严格执行。做到混凝土连续、快速的浇筑，避免出现因浇筑拖延导致的施工冷缝；

（3）混凝土浇筑后应及时进行养护，保湿养护可采用洒水、覆盖、喷涂养护剂等方式。养护方式应根据现场条件、环境温度、构件特点、技术要求、施工操作等因素确定，养护时间不应少于7d，对于大掺量矿物掺合料混凝土以及抗渗混凝土，采用浇水和潮湿覆盖养护时间不得少于14d，对于竖向混凝土结构，养护时间宜适当延长；

（4）当采取浇水养护的，浇水次数应能保证混凝土处于湿润状态；

（5）对采用塑料薄膜覆盖养护时，混凝土全部表面应覆盖严密，并应保持膜内有凝结水，且经常检查薄膜的完整情况；

（6）地下室底层和上部结构首层柱、墙混凝土带模养护时间，不应少于3d；带模养护结束后，可采用洒水养护方式继续养护，也可采用覆盖养护或喷涂养护剂方式继续养护；

（7）模板与混凝土接触面应清理干净并涂刷脱模剂，脱模剂不得污染钢筋和混凝土接槎处。模板周转使用前全数检查外观质量，模板表面应平整，胶合板模板的胶合层不应脱胶翘角。

参考文献：

[1]预拌混凝土GB/T14902－2012

[2]《混凝土结构工程施工规范》（GB066-2011），《砼结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015），《建筑业10项新技术（2010）应用指南》